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第6 3 卷第2 期 2Ol1 年5 月 有色金属 N o n f e 邶u 8M e I a l s V 0 1 ．6 3 ．N o ．2 M B v2 0l l D o I 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．I s s n l O O l 0 2 1 1 ．2 0 1 1 ．0 2 ．0 4 8 蓝铁矿特征及其对铁矿选矿的意义 钟旭群，庄故章 昆明理工大学，昆明6 5 0 0 9 3 摘要分析蓝铁矿的分布及产出特征，从而得出蓝铁矿在氧化铁矿床中产出是可能的。因此研究蓝铁矿在铁矿选矿过程中 的行为对高磷铁矿脱磷具有重大意义。介绍鉴定蓝铁矿的一般方法热差分析和失重分析、红外线光谱分析，并研究了摇床选 矿和磁选中蓝铁矿的走向，为铁矿选矿脱磷工作提供参考。 关键词蓝铁矿；铁矿；摇床分选；磁选 中图分类号T D 9 5 1 ．1文献标识码A文章编号l ∞l 0 2 l l 2 0 1 1 0 2 一0 1 9 9 一0 5 随着易选铁矿的开采及消耗，难选铁矿石的选 矿也越来越受到重视。而高磷铁矿石则属于该类难 选铁矿石之一。人们对磷灰石认识颇深，磷常以磷 灰石形式赋存于铁矿中，通常铁矿降磷选矿所做的 工作是将磷灰石与铁矿物分离，得到磷含量低于 0 ．2 5 ％的合格铁精矿，而人们对另一种磷酸盐矿一 蓝铁矿 磷酸铁 在选矿过程中的行为研究几乎是 空白的，为此本文从蓝铁矿的分布及产出特征出发， 阐述蓝铁矿和氧化铁矿的密切关系，以及对于该类 铁矿选矿除去蓝铁矿的一些见解。 1 分布及产出特征 蓝铁矿的化学成分是F e ， P 0 ． H O 。，是 一种含水的铁磷酸盐类矿物，最早在英国C o m w a l l 地区被英国矿物学家J ．G ．V i v i a n 发现。世界上蓝 铁矿的著名产地有美国的M a r y l a n d 和C o l o m d o 、前 苏联、乌克兰和英国的C o m w a l l 。2 0 世纪9 0 年代。 国内有关文献报道，在云南星云湖沉积物及第四系 表层沉积物中发现蓝铁矿结核⋯，在广东高要某 铜一钼热液矿床中也有发现口1 ，而宁芜、庐枞火山 岩地区各种“玢岩”式铁矿床的氧化带中也发现有 蓝铁矿。多数呈脉状和不规则状产于高岭土化钠长 石岩的裂隙面上，少数分散于裂隙面附近的围岩 中[ 3 1 。 由此可以看出，蓝铁矿多数是在沉积矿床及与 火山作用有关的铁矿床或铜矿床的氧化带中产出， 属于次生矿物。表生的铁矿一般是含氧化铁类矿 收稿日期2 0 0 9 一1 2 一0 6 作者简介钟旭群 1 9 8 4 。女．广西河池人，硕士。 物一硅酸盐一磷酸盐类矿物的矿物组合，蓝铁矿很 可能在这样的矿物组合矿床中产出，该类铁矿石有 用矿物是氧化铁矿，而蓝铁矿则是有害矿物，当铁矿 中蓝铁矿的含量达到一定含量时，为了得到磷含量 合格的铁精矿，铁矿选矿中除去蓝铁矿变得尤为必 要H 。1 。本文重点介绍蓝铁矿的矿物性质、鉴定特 征及其对表生氧化铁矿选矿的影响。 2蓝铁矿的工艺矿物研究 2 ．1 矿物特征 蓝铁矿是一种自生的单斜磷酸盐矿物，多呈粉 末状、结核状、似层状、透镜状、脉状、钟状产出；粉末 状蓝铁矿的硬度较小，呈土状光泽；结核状蓝铁矿表 面硬度比较大，晶形较明显，表面呈金属光泽和玻璃 光泽。蓝铁矿颗粒较大，一般大小在5m m 左右，大 者可达lcm 。 蓝铁矿呈无色至淡蓝色，氧化后呈暗蓝色。晶 形呈板状、柱状。硬度在1 ．5 2 。 2 ．2 热差分析和失重分析 采用差热曲线进行矿物鉴定时，如果被测物质 是单相矿物，则可将所测差热曲线与标准图谱集上 的差热曲线对照，若两者峰 谷 温度、数目及形状 大小彼此对应吻合，则所测物质基本上可以认为是 标准热差曲线所代表的物质。若被测物是混合物， 那么不同物质的峰 谷 之间可能重叠，峰 谷 温度 可能变化，这时若只将所测差热曲线与标准图谱对 比，有时可能对矿物组成作出正确的鉴定，这种情况 下，最好结合其他鉴定方法如x 射线衍射物相分析 法等做进一步确定⋯。 图l 和图2 来自两个蓝铁矿样品的热差分析曲 万方数据 有色金属第6 3 卷 线和失重分析曲线。查矿物差热分析鉴定手 册⋯，发现吸热谷、放热峰与标准差热曲线基本一 致。 在图l 的差热曲线 a 中，2 2 5 ℃处出现明显不 对称的吸热谷。在温度较低一侧曲线呈中等倾斜， 1 7 5 ℃处出现次级波状弯曲；而在温度较高一侧曲线 则呈比较圆滑的陡倾斜，3 0 0 ℃以上时曲线变为平 缓，并且在6 3 0 ℃和7 8 8 ℃处出现了小的放热峰。在 图2 的差热曲线 b 中，在2 1 4 ℃样品脱去结晶水， 表现为吸热，升温至2 7 0 ℃有放热峰出现，样品为非 晶态，6 5 7 c c 处及7 8 0 ℃各有一放热峰出现。两个样 品的差热曲线出现吸热谷和放热峰的温度基本一 致。 在图l 的失重曲线 b 中，低于1 9 2 ℃时曲线微 向下倾斜，说明样品在低温加热时重量略有增加，约 0 ．6 ％，曲线在1 9 2 ～4 6 8 ℃区间迅速向上抬起，其中 1 9 2 3 0 0 ℃区间失重明显，3 0 0 4 6 8 ℃区间失重微 弱。在图2 的失重曲线 a 中，样品失重曲线的反 应区间在终止温度5 0 0 ℃以下，在2 0 8 ℃前约失去 2 4 ％的水，5 0 0 ℃以一卜曲线变成平台。两个样品的失 重曲线表现出来的失重与增系行为也基本一致。 l q 2 ℃ 图1 蓝铁矿的的差热曲线 a 和失重曲线 b Ⅲ F i g ．1 D T Ac u r v e a a n dT G Ac u r v e b f o rv i v i a n i t e 2 ．3 红外线光谱 两个蓝铁矿样品的红外线吸收光谱线如图3 和 图4 ，它们的特征波数基本相同。若J 1 j 两个蓝铁矿 样品的特征波数和美国“萨德勒”标准光谱中的蓝 铁矿特征波数进行对比 表1 可以看出，蓝铁矿的 特征波有一定的差异，但是差异并不影响用红外线 光谱对其进行分析。差异可能足由于结晶程度和所 含次要成分不同引起的。 图2 蓝铁矿的失重曲线 a 和差热曲线 b ‘2 1 F i g ．2 D T Ac u r v e a a n dT G Ac u n ，e b f o rv i v i a n i t e { 5 ‘X l2 曩X ll8 I X ll 舢X ll l N l 【H 1 0 图3 样l 的红外线光谱‘3 1 F i g ．3 T h ei n f h 咒ds p e c t r u mo fs a m p l e1 图4样2 的红外吸收光谱‘2 1 F i g ．4 T h ei n f l I a r e ds p e c t n l mo fs a m p l e2 表l 蓝铁矿的红外线吸牧光谱 附对比资料 T a b l e lT h ei n h 丑r e da b s o r p t i o ns p e c t m m 2 ．4 化学成分特征 来自两个样品的蓝铁矿主要化学成分含量见表 2 。两个蓝铁矿样品化学分析结果中F e O 和P 0 ， 含量基本一致。 ～ 。 饿胤订“瓢手m烈H● 万方数据 第2 期钟旭群等蓝铁矿特征及其对铁矿选矿的意义 2 0 l 3 蓝铁矿对高磷铁矿选矿工艺的意义 3 ．1蓝铁矿对高磷铁矿脱磷选矿工艺的影响 本文主要分析含氧化铁类矿物一硅酸盐一磷酸 盐类矿物的矿物组合的铁矿选矿方法及其对脱磷的 影响。 ‘ 蓝铁矿的硬度系数和其他氧化铁矿物的摩氏硬 度相差较大，且含有一定的结晶水，在磨矿过程中易 泥化。 有关文献报道，蓝铁矿是海相或湖相环境中形 成的自生矿物，在形成过程中，伴随有菱铁矿的形 成。但是蓝铁矿和氧化铁矿物的关系不是很密切， 所以在磨矿过程中使蓝铁矿和氧化铁矿物充分解离 并不困难，为下一步的分选创造了良好的条件。 3 ．1 ．1 摇床选矿中蓝铁矿对铁矿选矿的影响 含蓝铁矿的高磷铁矿石，对于氧化铁类矿物一 硅酸盐一磷酸盐类矿物的矿物组合，根据密度差异， 也可以考虑用摇床选别。表3 是相关矿物的密度对 比。由表3 可知，磁铁矿和赤铁矿密度相对较大，针 铁矿和纤铁矿密度次之，蓝铁矿的密度最小，总之这 些矿物密度是有差异的。可以考虑用摇床选别的方 式处理该类铁矿石。但细度对摇床选别指标影响很 大，因此摇床选别时需要考察细度对各个摇床产品 指标的影响，细度试验流程如图5 所示。随着磨矿 细度的增加，精矿和中矿的铁品位、回收率也会增 加，但是当磨矿细度增加到一定程度时，铁矿物会损 失于尾矿中。因此确定合理的磨矿细度是关键。 表3 相关矿物密度对比 T a b l e3 C o m p a r i s i o no fs p e c i f i cg 阳v i t yo f r e l a t i v em i n e r a I s ／ t m ’3 茎塑坚墼 壁丛 壁墼竺查堡笪堡竺堡丛 密度2 ．6 4 ．9 5 ．24 ．9 5 ．O5 5 ．33 ．3 44 ．O I 一4 ．1 根据密度差异，可以看出，在解离充分的情况 下。蓝铁矿易进入中矿和尾矿中。 对磁铁矿型铁矿。如果磁铁矿和其他矿物嵌布 关系不是太复杂，解离充分的情况下由于它密度大， 所以摇床选别时大都能得到铁晶位合格的摇床精 矿，而中矿、尾矿由于监铁矿所以含磷照会偏高，中 矿需要进行降磷处理和提铁再处理。 对赤铁矿或褐铁矿型铁矿，即使它们和其他矿 物嵌布关系不是太复杂，解离充分，但因为它们的密 度不是太大，而且通常情况下粒度比较细，所以摇床 选别时，摇床精矿铁品位达不到产品要求，回收率不 高，中矿品位和回收率也不高，蓝铁矿的存在也使得 中矿尾矿中磷含量偏高，总之精矿、中矿都不是合格 产品，尾矿达不到抛尾要求。因此赤铁矿或褐铁矿 不适合直接用摇床选别。 匣矿2 曩幢 摇睐卡I { 选 精矿 中矿 尾矿 变卜7 4 u m I ，5 ％． ％．删哪q 5 ％ 图5 摇床选别试验流程 F i g ．5 T h en o w 8 h e e to ft a b “n gs e p a r a t i o n ● 3 ．1 ．2 磁选中蓝铁矿对铁矿选别的影响 1 9 7 0 年，F o r s y t h 等人证明了蓝铁矿内部有磁结 构，2 0 0 0 年G m d z i c k i 和A m t h a a u e r 做了集群分子轨 道计算来解释蓝铁矿的电磁结构。“，证明了蓝铁矿 可能带有一定的磁性，该特性使得用磁选选别含有 蓝铁矿的铁矿石时给降磷带来一定难度。采用磁选 的方法选别该类铁矿时，如果蓝铁矿的磁性与赤铁 矿、褐铁矿有差异，则可以将蓝铁矿与赤铁矿、褐铁 矿分离。物理选别首要的任务是矿物解离，否则无 法提高精矿铁的品位和l 川收率，所以在做磁选试验 时，磨矿细度试验{ 乍常重要，在该试验中可以看出矿 物的解离情况和磨矿细度的关系，试验流程如图6 所示，在该流程中，各磁选励磁电流依次增大，可以 根据磁性差异将解离好的矿物分离，得到品位不一 样、有害杂质含量有差别的产品。随着磨矿细度的 增加，矿物解离度逐渐增加．弱磁精矿和各中矿品 位、回收率通常会增加。当细度达到一定程度后。因 为过细会造成捕集困难，铁矿物在尾矿中的损失也 万方数据 有色金属 第6 3 卷 逐渐增加。 原矿2 5 培 百嬲变， 弱磁棚选 尸彳 嘲f 伊 一矿一 尸1 图6 磁选流程 F i g ．6 T h en o w s h e e to fm a g n e t i cs e P a r a t i o n 在该流程中，对含有强磁性的铁矿，弱磁粗选是 必要的，可以提前选出品位高的弱磁精矿，反之则可 以省略。对于含有铁矿物种类多的铁矿石，该流程 可以根据磁性差异，大体将它们分开，随着强磁粗 选、强磁扫选一、强磁扫选二各作业励磁电流的依次 增大，在强磁精矿、扫一精矿、扫二精矿各产品中富 集的铁矿物磁性是逐渐减弱的。很有可能蓝铁矿属 于弱磁性矿物，倾向于在强磁精矿、扫一精矿或者扫 二精矿中得到富集。而赤铁矿、针铁矿和纤铁矿也 是弱磁性矿物，它们的物质比磁化系数为 0 ．1 9 ～ 7 ．5 l O m 3 ／k g ，也会进人到各个中矿产品中。 因此蓝铁矿的存在，使得中矿产品含磷偏高的可能 性极大。 3 ．1 ．3 联合选矿中蓝铁矿对铁矿选矿的影响， 综合摇床重选和磁选，可知赤铁矿、褐铁矿很可 ‘ 能和蓝铁矿进入同一产品，因为它们三者在密度、物 质的比磁化系数方面差异不是很大，采用单一的重 选或单一的磁选对除去蓝铁矿很难。因此必须对摇 床中矿、磁选中矿采用其它方法降磷。 对于解离充分的摇床中矿或磁选中矿，因为其 中的铁矿物密度和磁性比较接近，再用摇床或磁选 处理。也很难将蓝铁矿分离出来，因此可以考察它们 的可浮性差异，试图对这部分中矿进行降磷处理。 可浮性的差异是影响浮选的重要因素，选择合理的 捕收剂和抑制剂是分离氧化铁矿物和蓝铁矿的关 键。 ’ 3 ．2 蓝铁矿矿物特征对高磷铁矿脱磷选矿工艺的 指导意义 蓝铁矿的矿物特征，对高磷铁矿脱磷具有一定 的指导意义。采用失重分析和热差分析、红外线光 谱分析等有效的分析手段，可以鉴定出矿石中是否 含有蓝铁矿，这对于铁矿降磷来说是有意义的，也加 深了人们对蓝铁矿的认识。 3 ．3 高磷铁矿脱磷工艺研究现状及存在的问题 目前，高磷铁矿的降磷方法主要有磁选、浮选、 酸浸、微生物浸出等多种工艺。我国在铁矿石降磷 方面取得了很大的进展，例如梅山铁矿脱磷工业试 验中HJ ，采用s l o n 1 5 0 0 立环脉动高梯度磁选机， 由含磷0 ．3 9 9 ％的原矿得到了含磷为0 ．2 4 6 ％的铁 精矿；纪军哺1 对宁乡式鲕状高磷铁矿石进行了降磷 研究，在对脱泥反浮选和直接反浮选进行比较分析 后，采用分散一选择性聚团一反浮选降磷试验，通过 适当调整药剂制度和流程结构，可使含磷量由原矿 中的0 ．5 7 0 ％，下降到铁精矿中含磷0 ．2 3 6 ％，脱泥 反浮选闭路试验铁的回收率达到9 0 ．5 7 ％的效果。 同时，铁矿降磷也还面临着很多难题，主要是难 以同时满足脱磷率高、金属回收率高、精矿产品含铁 品位高的要求。通常情况下，是由于高磷铁矿石矿 物组成复杂，磷矿物嵌布粒度较细所引起的。 本论文提及的蓝铁矿，则很可能是铁矿降磷面 临的难题之一，但是还没有得到重视。 4 结论及建议 1 铁矿床的氧化带中有可能产出蓝铁矿。 2 蓝铁矿能通过失重分析和热差分析、红外线 光谱分析等联合分析手段鉴别。 3 蓝铁矿的磁性强弱还有待研究。 4 含有蓝铁矿的表生铁矿石可以通过磁选、重 选等方法处理。 5 蓝铁矿的比磁化系数有待研究。 6 目前对蓝铁矿的性质、产出特征以及含有蓝 铁矿的矿石选矿方面的文献报道几乎是空白的，希 望得到越来越多学者的重视。 参考文献 [ 1 ] 赵永胜．赵霞飞．云南星云湖中蓝铁矿结核的发现及环境意义【J 】．沉积学报．1 ∞l ，9 3 1 1 6 1 2 1 ． 万方数据 第2 期钟旭群等蓝铁矿特征及其对铁矿选矿的意义 2 0 3 C 2 ] 徐宗顺．广东高娶某铜一钼矿床中蓝铁矿矿物学特征【j ] ．河北地质学院学报，1 9 9 2 ．1 5 4 4 4 4 4 4 7 ． [ 3 ] 王华田，章纯荪．贺萄瑞，等．宁芜、庐杜火山岩地区几种表生磷酸盐矿物特征及形成机理[ J ] ．矿物学报，1 9 9 0 ，l o 1 5 8 6 6 ． [ 4 ] 衣德强．刘安平，尤六亿．梅山选矿降磷工艺研究及应用[ J ] ．宝钢技术，2 0 0 3 1 1 3 一1 7 ． [ 5 ] 纪军．高磷铁矿石脱磷技术研究[ J ] ．矿冶，2 0 0 3 ，1 2 2 3 3 3 7 ． [ 6 ] 周光乐．工艺矿物学【M ] ．北京冶金工业出版社，2 0 0 7 1 4 5 ． [ 7 ] 黄伯龄．矿物差热分析鉴定手册[ M ] ．北京科学出版社，1 9 8 7 2 1 4 ． [ 8 ] F f e d e r i c h 8 aT ，V o nD Q b e n e c kT ，B l e i l 8u ．e t8 1 ． T o w 8 r d 8t h ei d e n t i n c a t i o no fs i d e r i t e ，r h o d o c h r 0 基i t e ，8 n dv i v i 丑n i t ei n8 e d i m e n t e b yt h e i rl o w t e m p e r a t u r em a g n e t i cp m p e n i e 8 [ J ] ．P h y 8 i c sa n dc h e m i 8 t r yo ft h eE a n h ，2 0 0 3 ，2 8 6 6 9 6 7 9 ． T h eM j n e r a l o g i c a lF e a t u r e so fV j V i a n j t ea n di 协S j g n i 行c a n c eo nI r o nO r eP r o c e s s Z 日O ⅣC 盖u q 岍。Z 圩泓～GG Ⅱ一如8 见g K u ，I m f ，l g ￡，n 如e ，s i 钞D ，s c 如n c e 口，l 口f7 e c n D 锄，K “，l m i n g6 5 0 0 9 3 ， 巩讯口 A b s t r 8 c t T h ed i s t r i b u t i o na n do c c u r r e n c eo fV i v i a n i t ea n a l y z e d ，i ti sp o s s i b l et h a tt h ev i v i a n i t ee x i s t si ni r o no r ed e p o s i t ， t h u si ti 8s i g n i f i c 蛐tt od e p h o s p h o r i z a t i o np r o c e 3 si nt T e a t m e n to fh i g hp h o s p h o m 8i r o nb yr e s e a r c h i n gt h eb e h a v i o u r o fv i v i a n i t ei ni r o no r e p m c e s s ． I n伯i s p a p e r ， t h em e t h o d so fd i f k r e n t i a lt h e 瑚a l a n a l y s i s D T A ， t h e 瑚o g r a v i m e t r ya n a l y 8 i 8 T G A ，8 n di n f h r e ds p e e ￡n l mt o 勰s a yt h eV i v i a n i t e8 r e i n t r o d u c e d ．1 na d d i t i o n ，i n o r d e rt op r o v i d es o m er e f e r e n c ef o ri r o no r ep r o c e s s ，t h eb e h a V i o u ro fV i V i a n i t ei nt h ej e r k i n gt a b l es e p a r a t i o na n d t h em a g n e t i c8 e p a r a t i o ni s8 t u d i e d ． K e y w o r d s V i v i a n i t e ；i r o no r e ；t a b l i n gs e p a r a t i o n ；m a g n e t i cs e p a m t i o n 责任编辑朱穗玲 万方数据